NATRIUMHYDROXID (NAOH): STRUKTUR, EGENSKABER, ANVENDELSER, SYNTESE - KEMI - 2025

Den natriumhydroxid er en uorganisk forbindelse, hvis kemiske formel er NaOH og består af en base eller alkalimetal stærk. En 5% opløsning af det i vand har en pH-værdi tæt på 14.

Det er et meget hygroskopisk hvidt fast stof, der også kan absorbere kuldioxid fra luften til dannelse af natriumcarbonat. Det kommer kommercielt i plastflasker som piller, der ikke kan udsættes for længe for luften, og de bør heller ikke håndteres med spatler.

Natriumhydroxidtabletter i et urglas. Kilde: Ingen maskinlæsbar forfatter leveret. Walkerma antog (baseret på ophavsretskrav).

Natriumhydroxid kan syntetiseres ved omsætning af calciumhydroxid med natriumcarbonat. I øjeblikket syntetiseres det imidlertid i det væsentlige ved elektrolyse af saltvand og er et biprodukt ved produktion af klorgas.

I betragtning af den høje basalitet af NaOH har den adskillige anvendelser og anvendelser, såsom produktion af papir, sæber, vaskemidler, farvestoffer osv. Det bruges også til husholdningsrengøring, vandbehandling, aluminiumforarbejdning, fremstilling af medicin osv.; og frem for alt er det et sekundært mønster par excellence.

Natriumhydroxid er meget ætsende og kan forårsage irritation og forbrændinger på hud og øjne. Ved at indånde dets støv kan det forårsage lungeødem. I mellemtiden kan dens indtagelse forårsage så alvorlig skade på fordøjelseskanalen, at det kan føre til død.

Struktur

Vandfri

NaOH-ioner. Kilde: Gabriel Bolívar.

Det øverste billede viser ioner, der udgør NaOH. Na ⁺ -kationen repræsenteres af den lilla sfære, mens hydroxylanionen (hydroxid eller hydroxyl) OH ^- af den røde og hvide sfære. Både Na ⁺ og OH ^- ioner interagerer med hinanden gennem den elektrostatiske tiltrækning af deres modsatte ladninger.

Struktur af natriumhydroxid

Sådanne interaktioner er ikke-retningsbestemte, så attraktionerne i et Na ⁺ OH ^- ionpar kan påvirke andres attraktioner i en bestemt afstand. Resultatet er, at Na ⁺ -ionerne frastøder hinanden, på samme måde som OH ^- ioner, indtil de definerer en krystal med minimumsenergi, hvor de opretter en ordnet og periodisk (krystallinsk) struktur.

Derfor vises de orthorhombiske krystaller af vandfri NaOH (uden vand):

Repræsentation af den krystallinske struktur af vandfrit natriumhydroxid. Kilde: Quibik via Wikipedia.

Iionerne forbliver tilstrækkelig sammenhængende, så den vandfri NaOH-krystal smelter ved 323 ° C (så længe der ikke er nogen fugtighed i miljøet).

hydrater

Både Na ⁺ og OH ^- er ioner, der let opløses (hydratiseres) af vandmolekyler. Dette favoriserer sin hydratisering ud over krystallernes retikulære energi, og derfor frigiver NaOH en masse energi, når den kommer i kontakt med vand.

Vandfri krystaller kan dog være vært for uopløste vandmolekyler; det er, kan natriumhydroxid dannes talrige hydrater, NaOH · nH ₂ O. vandmolekyle kan enten danne en hydrogenbinding med OH ^- (HOH-OH ^-) eller koordinere med Na ⁺ (Na ⁺ - OH ₂).

Afhængigt af det molære forhold mellem NaOH og H ₂ O, monohydrater (NaOH · H ₂ O), dihydrater (NaOH · 2H ₂ O), trihemidrates (NaOH · 3,5H ₂ O), tetrahydrater (NaOH · 4H ₂ O) kan opstå, heptahydrates (NaOH · 7H ₂ O), og andre.

Hver af disse hydrater kan krystallisere fra en vandig opløsning af NaOH med forskellige masseprocentdel og ved forskellige temperaturer. Følgelig udviser NaOH et kompliceret vandopløselighedsdiagram.

Generelt er hydratkrystallerne mindre tætte og har lavere smeltepunkter. Dette skyldes det faktum, at vandmolekylerne "hindrer" samspillet mellem Na ⁺ og OH ^- og tilføjer dipol-dipol-kræfter ved ofring af ioniske attraktioner.

Fysiske og kemiske egenskaber

navne

IUPAC foretrukket navn: natriumhydroxid. Andre navne: kaustisk soda, Ascarite (mindre almindelig)

Molar masse

39,9971 g / mol

Udseende

Hvidt, serøst eller uigennemsigtigt fast stof eller krystaller.

Smeltepunkt

323 ºC

Kogepunkt

1.388 ºC

Vandopløselighed

1.000 g / L ved en temperatur på 25 ° C. Dette viser, hvor meget det kan opløses i vand.

Deres vandige opløsninger er viskøse med en viskositetsværdi omkring firs gange vandets, og de frigiver meget varme i starten. Hvis du har kontakt med dem, gør de huden glat på grund af forsæbningen af ​​fedtsyrerne i huden.

Basicitet (pKb)

0,56

pH

En 5% vægt / vægt opløsning i vand har en pH tæt på 14

Brydningsindeks (nD)

Ved en bølgelængde på 580,4 nm: 1.433 ved 320 ° C og 1.421 ved 420 ° C.

Stabilitet

Beholdere, der indeholder det, skal lukkes hermetisk for at forhindre dannelse af natriumcarbonat. Dette skyldes dets høje hygroskopicitet, som fører det til at absorbere fugt fra omgivelserne og dets CO ₂ -indhold.

nedbrydning

Når den opvarmes til nedbrydning afgiver den natriumoxidrøg.

Selvantændelsespunkt

Ikke brandfarligt

Viskositet

4,0 c Flyve ved 350 ° C

Fordampningsvarme

175 kJ / mol ved 1.388 ºC

Overfladespænding

74,35 dyn / cm i en opløsning ved 2,72 vægt / vægt i vand ved 18 ° C.

Reaktivitet

Med syrer

Reagerer med organiske og uorganiske mineralsyrer, hvilket giver anledning til vand og det tilsvarende salt. I tilfælde af svovlsyre er reaktionen eksoterm.

2 NaOH + H ₂ SO ₄ => Na ₂ SO ₄ + 2 H ₂ O

Med syreoxider

Reagerer med svovldioxid, for eksempel, giver et sulfit-salt og vand:

2 NaOH + SO ₂ => Na ₂ SO ₃ + H ₂ O

Med metaller

Dens vandige opløsninger reagerer med nogle metaller til at producere komplekse natriumsalte. F.eks. Giver dens reaktion med zink anledning til et natriumzinkat:

Zn + 2 NaOH + 2 H ₂ O => Na ₂ + H ₂

syntese

Natriumhydroxid syntetiseres hovedsageligt ved to metoder: anvendelse af natriumcarbonat, oprindeligt anvendt, og elektrolyse af natriumchlorid, der i øjeblikket er i større industriel anvendelse.

Reaktion af natriumcarbonat og calciumhydroxid

Natriumcarbonat reagerer med calciumhydroxid i en proces, der kaldes kausticering:

Ca (OH) ₂ + Na ₂ CO ₃ => CaCO ₃ + NaOH

Calciumcarbonatet udfældes, hvilket efterlader natriumhydroxidet i supernatanten, der koncentreres ved inddampning.

Natriumcarbonat kommer tidligere fra Solvay-processen:

2 NaCl + CaCO ₃ => Na ₂ CO ₃ + CaCl ₂

Elektrolyse af natriumchlorid

Elektrolysen af ​​natriumchlorid, der er til stede i saltvand, producerer hydrogengas, chloridgas og natriumhydroxid i vandig opløsning:

2 NaCl + 2H ₂ O => H ₂ + Cl ₂ + 2 NaOH

Det elektrolytiske kammer består af et rum, der indeholder anoden (+), lavet af titanmetal, og et sted, hvor saltvand er placeret. Dette rum adskilles fra katodekammeret (-) med en porøs membran.

Følgende reaktion forekommer ved anoden:

2 Cl ^- => Cl ₂ + 2 e ^- (oxidation)

I mellemtiden forekommer denne reaktion i katoden:

2H ₂ O + 2 e ^- => H ₂ + OH ^- (reduktion)

Natrium (Na ⁺) diffunderer fra anodekammeret til katodekammeret gennem membranen, der adskiller dem, og danner natriumhydroxid.

Applikationer

Rengøringsprodukter

Natriumhydroxid bruges til at fremstille sæber og vaskemidler, der bruges i hjemmet og i erhvervslivet. Kombinationen af ​​natriumhydroxid og klor producerer klorblege, der bruges til vask af hvidt tøj.

Det eliminerer også akkumulering af fedt i drænene og frembringer dets eliminering gennem omdannelse til sæber gennem forsæbningsprocessen. Dette tillader fjernelse af tilstoppet VVS fra hjem og andre bygninger.

Farmaceutiske og medicinske produkter

Natriumhydroxid bruges til at fremstille almindelige smertestillende midler, såsom aspirin. Også af lægemidler med antikoagulerende virkning, der blokerer for dannelse af blodpropper og medikamenter for at reducere hypercholesterolæmi.

Energiprocesser

Natriumhydroxid bruges til fremstilling af brændselsceller, der fungerer som batterier til at producere elektricitet til forskellige anvendelser, herunder transport. Epoxyharpikser, der er fremstillet ved indgriben af ​​natriumhydroxid, bruges i vindmøller.

Vandbehandling

Natriumhydroxid bruges til at neutralisere vandets surhedsgrad og bidrage til fjernelse af tungmetaller fra det. Det bruges også til fremstilling af natriumhypochlorit, et vanddesinfektionsmiddel.

Natriumhydroxid omsættes med aluminiumsulfat til dannelse af aluminiumhydroxid: et flokkuleringsmiddel anvendt i vandbehandlingsanlæg til at øge sedimentationen af ​​partikler, hvilket frembringer deres klarhed.

Papirfremstilling

Natriumhydroxid anvendes sammen med natriumsulfid til behandling af træ til opnåelse af cellulose, i en næsten ren form, der danner grundlaget for papir. Det bruges også til genanvendelse af papir, da det ved at hjælpe med at adskille blækket gør det muligt at bruge det igen.

Industriel fremstilling

Natriumhydroxid bruges til fremstilling af rayon, spandex, eksplosiver, epoxyharpikser, glas og keramik. Det bruges i tekstilindustrien til fremstilling af farvestoffer og til behandling af bomuldsstoffer.

I sukkerrøreanlæg bruges natriumhydroxid ved lav temperatur til produktion af ethanol fra sukkerrørbagasse.

Risici

Natriumhydroxid er en stærkt ætsende forbindelse, så det kan forårsage ved kontakt med huden, forbrændinger, blærer og endda permanente ar.

Ved kontakt med øjnene kan det forårsage alvorlige forbrændinger, hævelse, smerter, sløret syn, og i alvorlige tilfælde kan det forårsage permanent blindhed.

Indtagelse af natriumhydroxid kan forårsage forbrændinger i læber, tunge, hals, spiserør og mave. Blandt de sædvanlige symptomer er kvalme, opkast, mavekramper og diarré.

Selvom indånding af natriumhydroxid er sjældent og kun kan ske på grund af tilstedeværelsen af ​​støv af forbindelsen i luften eller fra dannelsen af ​​en tåge, der indeholder det, frembringer det irritation i lungerne.

I tilfælde af kronisk eksponering kan dette forårsage lungeødem og alvorlig åndenød, hvilket er en medicinsk nødsituation.

Referencer

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Natriumhydroxid. Gendannet fra: en.wikipedia.org
3. National Center for Biotechnology Information. (2019). Natriumhydroxid. PubChem-database. CID = 14798. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Amerikanske elementer. (2019). Natriumhydroxidopløsning. Gendannes fra: americanelements.com
5. Fakta om kemisk sikkerhed. (2019). Natriumhydroxid. Gendannes fra: chemicalafetyfacts.org
6. NJ Health. (2015). Natriumhydroxid.. Gendannes fra: nj.gov
7. Canadisk Center for Arbejdsmiljø & Sikkerhed. (2019). OSH svar faktaark: natriumhydroxid. Gendannes fra: ccohs.ca
8. Ausetute. (Sf). Natriumhydroxid og klorproduktion ved elektrolyse. Gendannes fra: ausetute.com.au